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机械加工小知识

来源:   发表时间:2019/4/17 10:46:35  点击次数:【551】

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  机加工是指通过加工机械精确去除材料的加工工艺。


  机械加工主要有手动加工和数控加工两大类。手动加工是指通过机械工人手工操作铣床、车床、钻床和锯床等机械设备来实现对各种材料进行加工的方法。手动加工适合进行小批量、简单的零件生产。
数控加工(CNC)是指机械工人运用数控设备来进行加工,这些数控设备包括加工中心、车嫌工中心、电火花线切割设备、螺纹切削机等。目前,绝大多数的机加
工车间都采用数控加工技术。通过编程,把工件在笛卡尔坐标系中的位置坐标(X,Y,Z)转换成程序语言,数控机床的CNC控制器通过识别和解释程序语言来
控制数控机床的轴,自动按要求去除材料,从而得到精加工工件。数控加工以连续的方式来加工工件,适合于大批量、形状复杂的零件。


  机加工车间可采用CAD/CAM(计算机辅助设计计算机辅助制造)系统对数控机床自动编程。零件的几何形状从CAD系统自动转换到CAM系统,机械工人在虚拟的显
示屏上选择各种加工方法。当机械工人选定某种加工方法后, CAD/CAM系统可以自动输出CNC代码,通常是指G代码,并把代码输入到数控机床的控制器中
以进行实际的加工操作。


  机加工工艺包括:五轴加工、陶瓷加工、化学数控加工、放电加工、放电钻孔加工、数控钛、紧急施工/现场加工、铸件加工、磨削加工、细微加工(微小件加工)、塑料加工、车削加工、螺纹加工、瑞士车加工等。


  热处理


  热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却,通过改变材料表面或内部的组织结构,来控制其性能的一种综合工艺过程。 热处理名词:


  金属:具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小,富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体(即晶体)。


  合金:由两种或两种以上金属或金属与非金属组成,具有金属特性的物质。


  相:合金中成份、结构、性能相同的组成部分。


  固溶体:是一个(或几个)组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中,而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体,固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。


  固溶强化:由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点,使晶格发生畸变,使固溶体硬度和强度升高,这种现象叫固溶强化现象。
化合物:合金组元间发生化合作用,生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。


  机械混合物:由两种晶体结构而组成的合金组成物,虽然是两面种晶体,却是一种组成成分,具有独立的机械性能。


  铁素体:碳在α-Fe(体心立方结构的铁)中的间隙固溶体。


  奥氏体:碳在β-Fe(面心立方结构的铁)中的间隙固溶体。


  渗碳体:碳和铁形成的稳定化合物(Fe3c)。


  珠光体:铁素体和渗碳体组成的机械混合物(F+Fe3c 含碳0.8%)


  莱氏体:渗碳体和奥氏体组成的机械混合物(含碳4.3%)


  金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。


  为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。


  在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770~前222年,中国人在生产实践中就已发现,铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而
变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。


  公元前六世纪,钢铁兵器逐渐被采用,为了提高钢的硬度,淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟,其显微组织中都有马氏体存在,说明是经过淬火的。


  随着淬火技术的发展,人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀,相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了,同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206~公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15~0.4%,而表面含碳量却达0.6%以上,说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密,不肯外传,因而发展很慢。


  1863年,英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织,证明了钢在加热和冷却时,内部会发生组织改变,钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论,以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图,为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时,人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法,以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。


  1850~1880年,对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889~1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。


  二十世纪以来,金属物理的发展和其他新技术的移植应用,使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901~1925年,在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳
;30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控,以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法;60年代,热处理技术运用了等离子场的作用,发展了离子渗氮、渗碳工艺
;激光、电子束技术的应用,又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。


  金属热处理的工艺


  热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接,不可间断。


  加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多,最早是采用木炭和煤作为热源,进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制,且无环境污染。利用这些热源可以直接加热,也可以通过熔融的盐或金属,以至浮动粒子进行间接加热。

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